美國中小學已經用AR（增強現實）上學了？

增強現實(AR)這一概念最早是由波音公司的研究員Tom Caudell在1990年提出的，作為虛擬現實研究的分支之一，它可以融合虛擬世界和現實世界的經驗，為技術「橋接」教與學提供了新的途徑

技術一直在改變我們與世界互動的方式。

近年來，增強現實(Augmented Reality，簡稱AR)憑藉其強大的功能成為一個特別有吸引力的教育工具。

它常用於連接虛擬和現實世界經驗，「橋接」教與學，賦予教學過程一個全新的互動交流方式，增強現實(AR)的教育應用和產品開發有許多潛在的、無法估量的價值。

一、美國中小學教學為什麼要運用增強現實(AR)這一手段來開展教學

在教育應用領域，虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR)可以創造虛擬化教學環境，使得教學活動越來越脫離時空的限制，如虛擬教師、虛擬課堂、虛擬校園、虛擬圖書館等。

而增強現實技術(AR)是在虛擬現實技術基礎上的延伸技術，它集顯示、交互、傳感、計算機圖形與多媒體技術於一體，是一種典型的交叉學科的技術。

增強現實技術具有虛實結合、實時交互和三維立體的特徵，能夠為學習者提供虛擬的學習環境，能為教育者的教學實施創造高信息量的教學環境和多樣化的教學手段，增強現實技術的交互式特徵，能夠形成新型的教與學的平台，便於學習者知識的建構和教育者知識的傳授。

在教育領域中，增強現實技術對於促進教育發展，發展學生興趣具有明顯優勢，在教學情景創設、學習模式創新、互動課件設計、拓展學習空間、開展課外活動等方面具有廣泛的應用前景。

增強現實技術在教學上的應用，拓寬了教育技術應用研究的渠道，豐富了技術支持的教育應用的內涵，使研究更加具體化，更有針對性。

增強現實技術的特徵符合美國主流相關教育理念，如皮亞傑的「將實驗室搬到課堂中去」，建構主義的「學習是一種真實情景的體驗」。

同時，虛擬現實技術又可助力美國學校課程標準的實施。

加利福尼亞州的《加利福尼亞州公立學校課程標準(K-12)》在全美頗具代表性，它提出對於學生能力的培養和教師應該具備的素質，在教學中運用增強現實技術可以提供的巨大的外在助力，並由此增強學生學習的內、外動機的轉化。

例如，將抽象的材料直觀地呈現出來，可以培養學生的邏輯思維能力；教師可以即時地與學生進行交流，並為學生提供合適的學習環境。

所以，在美國中小學階段運用增強現實這一手段來開展教學。

二、什麼是增強現實？其在教學中的具體內容有哪些

增強現實(AR)是虛擬現實的分支之一，涉及計算機圖像學、人機互動技術、傳感技術、人工智慧等多種領域，其應用目標是對現實世界的擴充和延伸。

「增強現實」這一概念最早是由波音公司的研究員Tom Caudell在1990年提出。

在教學中，增強現實技術能夠實現課程的數字化學習，可以將課程學習內容轉化為學習者的學習資源，實現資源共享；能夠提供介面友好、形象直觀、虛實結合的學習環境；有利於激發學習者的學習興趣並進行寫作式對話。

置身其中，學生可以從思維、情感和行為三個方面參與學習活動。

增強現實和學科教學的結合具體表現為：

數學教學：數學學科內容的特徵之一數形結合，而增強現實技術以展示立體三維圖形見長，兩者碰撞產生豐富的應用案例。

例如，在函數的學習中，學生可以藉助增強現實技術多角度觀察即時生成的函數圖像。

物理與化學、生物教學：由於學科特徵強調實驗過程和對基本概念原理的精準認知。

同時，通過增強現實技術配合現有的實驗室，還可以擺脫一些昂貴的實驗儀器的限制。

例如，維吉尼亞的研究人員利用增強現實技術模擬力學領域的物理實驗，學生可以在一個三維的虛擬世界中創建自己的實驗室並進行研究。

路易斯安娜的學者將增強現實技術在電磁學、力學和工程中的應用進行了對比，結果顯示，增強現實技術能有效促進學生的學習質量。

地理教學：地理教學可以分為輔助課堂教學和輔助野外教學。

不僅可以掃描圖片或標識碼來顯示三維的實物模型，使得知識可視化呈現，還可以根據學習者提供的線索，幫助其進行線路的查詢，提供指導信息，收集相關野外數據。

語言教學：詞彙的學習向來是語言學習的難關，增強現實技術可以通過掃描實物反饋不同語種的單詞信息，促進學習者在不同場所中的靈活學習。

交流也是此類教學的重要特徵之一，學習者與學習者之間可以在一個虛擬與現實結合的環境中進行一定的學習和交流。

仿真虛擬校園，在虛擬現實的基礎上做出來的數字化虛擬校園，再配合增強現實的相關設備就可以實現三維立體校園環境，可以展示相關的學習設施及其使用須知。

三、在美國中小學課堂中，教師怎樣利用AR手段來開展教學

利用AR手段來開展教學，首先，教師需要學習和熟練地掌握AR教學的相關設備和軟體使用方法，在此基礎上進行設計，即如何在原有教學計劃和教學過程中加入AR相關技術，以實現增強原有教學過程中無法實現或需要付出很大代價才能達到的效果。

在課堂中，教師和學生通過移動設備訪問可以檢索存儲內容；教育者在教學中嵌入3D模擬，教學內容可以根據學習者輸入的參數作出相應的改變，學習者可以在學習結束之後反覆研習學習資料，學習內容可以進一步在同伴和教師之間進行共享、修改、生成，提供了一個更具協作性的環境。

這樣，教師就可以在課堂中通過增強現實技術開展教學，並且應用增強現實技術與學生在開展教學過程中很好的溝通與互動。

Pokemon Go是由Nintendo、The Pokemon Company和谷歌Niantic Labs公司聯合製作開發的一款增強現實(AR)寵物養成對戰類RPG手游。

遊戲允許玩家在世界範圍內進行探索，通過開啟AR設備來進行抓捕和對戰。

其中有專門的設備Pokemon Go Plus，這是一款配套於精靈寶可夢GO的可穿戴式設備，形狀為水滴狀精靈球，是一款腕錶配件。

手環造型的Pokemon Go Plus可以讓玩家不打開手機螢幕即可抓精靈，但並不一定必須當手環佩戴，也可當成胸章掛在胸前或是配在腰間，當然也可以一直捏在手上。

由於其標誌性的樣式設計，除去功能之外，該設備本身也具備一定的觀賞價值。

這個基於娛樂遊戲的模型也可以輕鬆地應用於移動學習。

學生可以通過一個網站發現歷史，回顧重大事件。

成人學習者可以通過內容使用基於GPS跟蹤和基於「增強現實」技術，在不同的情景中找到預定的路徑。

遊戲通過集成增強現實技術進入教室，學生可以更積極地參與到學習過程中。

鼓勵學習者在教室里使用移動設備，當學生訪問這些內容的時候，學習環境將擴展到傳統課堂以外。

例如，準備到博物館進行實地考察的學生，可以通過正式教學和充實的內容提供與該空間相關的內容。

在博物館的時候，他們可以回到在特定地點相關的內容，或博物館中與課堂計劃有關的媒體對象。

四、增強現實技術手段的運用與其他傳統教學手段有什麼不同？特點是什麼？效果更好嗎

傳統的教學是以書本為載體，教師為中心，以教師講解、學生聽講和練習為主的一種教學模式。

教師憑藉一本教材、一套參考書，按照教學原理、課堂組織和班級教學的形式，有目標、有計劃、有重點地展開教學活動，完成教學任務。

此過程中，學生對於知識點的學習有賴於老師的傳授和點撥。

增強現實技術支持沉浸學習和移動學習，這是它與傳統教學手段的最大區別。

在增強現實技術中，學習需要新工具，集成增強的外部資源可以幫助學習者掌握學習的結果。

將技術整合到正式學習環境中，有助於整合發生在課堂內外的各種方式，增加創造合作機會，促進學習和創新產品開發。

增強現實技術可以將移動學習體驗提升到新的水平。

增強現實技術系統和應用程式能通過數字的或真實的世界提供高質量交互的機會。

對於學習而言，研究人員認為增強現實作為一種技術，能夠「橋接」理論知識與實踐經驗。

研究表明，增強現實可以提高開放式創新任務的績效。

由此，我們可以看到，增強現實技術應用到教學中具有以下獨特的優點：(1)增強現實技術可以讓學習者在虛擬和真實的兩種環境便捷、無縫地轉換；(2)利用增強現實技術可以創新教學策略，將學生使用電腦的技術門檻降到最低；(3)增強現實技術可以改變學習者面對靜態學習內容的傳統學習方式，全身性沉浸於學習內容之中。

研究表明，模擬情境和學習效果成正比，基於AR的教學可以使學生保持較高的學習熱情，從而提高學習效率，節約學習時間。

增強現實除了可以增強沉浸感、實現深入互動外，還能有效促進學習者的空間理解能力，增加學習者對複雜空間中概念及其相對關係的理解。

從學生的使用反饋來看，基於AR的模型可以更多地激發學生的思維，增強主體間的交流與互動，易於理解空間問題。

五、美國中小學增強現實教學手段運用對我國中小學教學有什麼啟示

就目前國內現狀而言，增強現實技術更多應用於國家研發以及大型培訓領域，在日常生活中的應用相對較少。

這種現象，在很大程度上受到經濟和技術的影響。

由於目前這種技術的價格還相對昂貴，相關的技術人員也並不十分充足，各種因素縮小了其應用範圍。

但是，就略微長遠的層面而言，增強現實技術必將走出象牙塔，更多地與日常生活相結合。

在這樣的背景之下，有必要考慮將增強現實技術引入更為廣闊的教育領域中。

這是因為增強現實技術就其自身特點而言有著更好的互動性，而這種互動性更多的是基於單獨學習環境而言的。

在增強現實技術應用的教學環境之下，學生可以根據自身的需求和薄弱環節展開學習。

增強現實技術將會給每個學生營造一個更為獨立的學習環境，幫助學生髮現其自身在知識結構中的不同。

這種相對獨立的學習環境與以往的多媒體家庭教學有類似之處，但它脫離了家庭環境，並且以更為易於移動和攜帶的方式跟隨學生參加廣義的教學過程，不僅僅能夠實現學生的自主學習，更能與傳統意義上的教學環境相融合，實現教學過程中不同環境的無縫切換，推動教學過程在不同的技術層面間構建起一個完整的體系，而非由不同教學手段拼湊的教學過程體系。

轉載：中國社會科學網